Сталь, цемент, пластик или волокна углерода — построение предметов при помощи 3D печати предполагает использование только материалов с лучшими характеристиками, что нередко приводит к сложным компромиссам. Ученые из института Масдар в Объединенных Арабских Эмиратах хотят сдвинуть парадигму 3D-проектирования путем создания высокофункциональных материалов с широким спектром применения.
Вместо создания новых материалов, профессор Рашид Абу Аль-Руб и его команда предлагают изменять внутреннюю геометрическую структуру традиционной пластмассы, металлов, керамики и композитов. Настройка материала с нуля позволит инженерам давать необходимому материалу все свойства, которые только можно пожелать.
Например, плотность и прочность идут рука об руку, как правило, этими характеристиками в полной мере обладают металлы, но они тяжелые, а какой нибудь композит легкий, но слабее, за счет настройки можно изменить подобные свойства и наделить композиты «навыками» металлов. Интересно, что подобное можно наблюдать на примере Эйфелевой башни, когда структура имеет не гибкую сложную конструкцию, но при этом имеет массу пустот (до 90 процентов от всей конструкции), за счет чего она не имеет огромного веса, но очень прочная.
Профессор с коллегами построили компьютерную модель, которая может генерировать тысячи геометрических порядков с разными функциями. Структуры выдаваемые программой настолько сложны, что традиционные способы, вроде литья или ковки, их не могут воссоздать, а 3D-печать вполне себе способна.
«В настоящее время, люди работают с дизайном на основе существующего материала по химическим свойствам, структуре», — говорит Абу Аль-руб: «Вы ориентируетесь в материале на применение продукта, а затем применяете наши собственные методы проектирования для оптимизации конструкции и ее внутренней геометрии так, что она даст вам все нужные свойства.»
Использование подобной технологи пригодно как для распечатывание домашних тапочек в быту, так и для аэрокосмической промышленности, конечно, промышленные объекты будут заинтересованы в технологии чуть больше обычного человека.
«Это шикарное произведение, которое сочетает в себе вычислительные и экспериментальные методы для разработки моделей» — рассказывает доктор Томас Вебстер, профессор химической инженерии в Северо-Восточном университете, который не участвовал в исследовании. Вебстер говорит, что ценность работы заключена в разработке компьютерных моделей, которые несмотря на свое несовершенство могут дать точный прогноз проводимости композиционного материала на основе архитектуры еще до распечатывания модели.
Сейчас создатели модели ищут промышленных партнеров для полмасштабной реализации идеи.
